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高层建筑变形缝理论知识应用

在高层建筑中,建筑物在外界因素作用下会产生结构变形,而导致结构开裂甚至破坏。我们针对这种情况必须设置变形缝以抵抗结构变形。变形缝可分为伸缩缝、沉降缝、防震缝三种。

伸缩缝

★★为了防止结构因温度变化及混凝土干缩变形而产生裂缝,我们必须设置伸缩缝,一般我们主要设置温度应力后浇带。温度应力后浇带上部贯通,而基础不用贯通。

★★1)后浇带理论设置原理。那么后浇带设置在什么位置为宜?根据理论力学知识,后浇带应该设置在受力较小处,就是在剪力及弯矩受力较小处,净跨1/3处设置为宜,这就是力学知识的应用原理。

★★2)后浇带浇筑时间理论原理。由于是温度应力后浇带,待混凝土水化结束后就可以浇筑后浇带。一般而言,后浇带混凝土可在主体混凝土施工后45d浇筑,为什么不是28d呢?理论上混凝土28d强度等级基本达到100%,而实际上,45d前混凝土强度还在不断发展(混凝土内部缓慢水化),以至于混凝土收缩还在进行,而45d后后浇带两侧混凝土干缩变形基本处于稳定,这就是后浇带施工45d再浇筑膨胀混凝土的缘故。

常温下( 20 ± 2 ) ℃,混凝土增长速度,28d强度未达到100%

★★3)后浇带回顶措施。另混凝土两侧结构长期处于悬臂状态,我们必须对后浇带进行回顶,确保支撑体系牢固,规范要求必须用双排架回顶,以防止悬臂状态下产生不利的内力及变形。而单排回顶属于不稳定体系,容易受外力碰撞失稳,失去支撑作用,对于大梁回顶一定要重视,不然后期楼板下沉变形将会影响交付。

后浇带回顶

★★4)后浇带防水处理。而对于地下室底板及外侧挡土墙或可能产生渗漏的后浇带楼板或剪力墙,我们必须做好防水处理,如何做防水处理呢?一般我们在结构板中间位置设置止水钢板,而两边(底部及上部)必须各设置橡胶止水条(这是经验,渗漏会后悔),并浇筑膨胀混凝土施工。止水钢板的原理是通过钢板与砼接触面阻断流水渗透,纵使混凝土有毛细孔,因为钢板使渗入路径变长,毛细孔通路也是被阻断,所以,止水钢板必须有一定的宽度,延长水的渗透路径,一般不少于200mm宽钢板。另钢板与弱碱性的砼之间有极良好的粘性作用,数百年钢筋砼结构发展就是最有力的佐证。

底板止水钢板及止水条


沉降缝

★★为了防止主体结构产生不均匀沉降,我们必须沉降缝,一般主要是设置沉降后浇带。

★★沉降缝不但应贯通上部结构,而且应贯通基础,这就是与伸缩缝的区别所在。设置沉降缝后,上部结构应在缝的两侧设置抗侧力结构,所以我们就会看见很多双梁、双柱及双剪力墙。就因为这样,将会导致地下室渗漏不容易处理。那我们应该怎么办呢?根据结构设计原理,我们可以采用以下方法处理:

★★1)考虑到主楼与裙楼沉降不一致,而主楼工期比较长,沉降比较大,我们可以优先施工主楼,待主楼沉降稳定后再施工裙楼,使后期沉降基本接近。所以,我们应该重视施工顺序,不然后期很难处理沉降差。

★★2)在设计阶段,可以调整地基土压力,使主裙楼沉降基本一致。一般而言,我们可以采用端承桩(不能使用摩擦桩,摩擦桩沉降量非常大)或设计刚度很大的基础,前者以坚硬基岩层作为持力层以避免沉降差,后者利用基础本身刚度来抵抗沉降差。以上处理将会增加成本,开发商一般不会这么处理。

★★3)我们根据经验可以预留沉降差,主楼重量大,沉降量大,所以主楼板面标高适当抬高标高,而裙楼适当降低标高,一般而言,我们会预留50mm高差,这个是经验之谈,也是我们经常采用的方法。所以,当你发现主裙楼楼板存在高差,请不要质疑施工质量。

★★4)如果地基土比较好,或者持力层为基岩全部采用端承桩,一般可以不用设置沉降缝,就直接设置后浇带,这样可以有效防止高层底板渗漏现象。而沉降缝要等到沉降稳定后才能浇筑后浇带,一般是主楼封顶后不再有很大的重量增加才能浇筑,这就区别于伸缩缝浇筑时间,所以,现场施工时一定要注意,不要搞错。


竖向沉降缝示意图 竖向伸缩缝示意图

★★总之,沉降缝不仅要考虑竖向沉降,还要考虑水平变形,所以,我们选择沉降缝时必须具备这两点功能,否则,沉降缝处会变形开裂,造成渗漏,得不偿失。而伸缩缝仅考虑水平变形,不考虑竖向变形。两者之间变形缝设置不一样,详见上图示意。

防震缝

★★对于有抗震设防要求的建筑物,为了平面形状及结构布置规则,我们必须设置防震缝。

★★防震缝设置原则与伸缩缝及沉降缝不一样,一般地下室可不设置防震缝,因为地下室不会存在地震产生的水平力而遭受破坏,但是在与上部结构防震缝对应处应加强构造及连接。

★★总之,我们应该根据变形缝所起的作用处理高层建筑变形问题,而不是知之半解而为之,要了解变形缝更深层次的理论知识。

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